電力諧波對(duì)電能計(jì)量影響的研究探索

歐輝

摘 要：在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展下，電力資源在人們的日常生活、工作中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。但是使用電力設(shè)備進(jìn)行電能供配電時(shí)，由于非線性負(fù)荷電力設(shè)備應(yīng)用期間受到的外界干擾較大，電力系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)諧波情況，進(jìn)而會(huì)影響電能計(jì)量工作的質(zhì)量以及電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，因此，電力企業(yè)需要充分認(rèn)識(shí)到電力諧波對(duì)于電力計(jì)量工作造成的諸多影響，結(jié)合電能計(jì)量現(xiàn)狀提出有效的解決辦法?；诖耍疚膶?duì)電力諧波的產(chǎn)生、影響等內(nèi)容做出了詳細(xì)分析，以便為更多電力企業(yè)電能計(jì)量工作的正常有序開(kāi)展提供參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：電力諧波；電能計(jì)量；影響

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）23-0151-02

電力企業(yè)通過(guò)系統(tǒng)的電能資源營(yíng)銷、供應(yīng)等工作，可以為用戶提供滿意的供電服務(wù)，之后再對(duì)用戶的自用、商業(yè)等形式的用電量按照相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、方式進(jìn)行計(jì)量，即可獲得經(jīng)濟(jì)收益。但是，電能計(jì)量期間電能容易受到多種因素干擾，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果不合理。如果未對(duì)這些問(wèn)題作以解決與改善，會(huì)致使電力企業(yè)蒙受較高的經(jīng)濟(jì)損失。因此，電力企業(yè)需要在日常電力系統(tǒng)管理中，應(yīng)提高對(duì)電力諧波的正確認(rèn)識(shí)，從電力計(jì)量產(chǎn)生的影響出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效果的監(jiān)督管理。

1 電能計(jì)量受電力諧波的影響分析

1.1 電力諧波產(chǎn)生

電力系統(tǒng)在以往使用期間，也較常容易出現(xiàn)電力諧波，該種諧波的量值不大，來(lái)源于變壓器，對(duì)電能計(jì)量不會(huì)造成嚴(yán)重影響。但是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展下，當(dāng)前的電力工程多朝著智能化方向發(fā)展，電力設(shè)備多為智能化的電力電子設(shè)備，此類設(shè)備的大量應(yīng)用產(chǎn)生了較多類型的電力諧波。同時(shí)智能化電力系統(tǒng)運(yùn)行期間使用的技術(shù)為電力電子技術(shù)，設(shè)備為整流二極管，之后將交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之成為直流電進(jìn)行調(diào)配、供給，轉(zhuǎn)換形式為AC/DC（工頻整流），電能形態(tài)多以該種轉(zhuǎn)換形式來(lái)呈現(xiàn)[1]。電流轉(zhuǎn)換期間使用的轉(zhuǎn)換器為大電容器、橋式整流器濾波，例如變頻調(diào)速器、電化學(xué)工業(yè)整流等，所以基于上述設(shè)備所選取的二極管基本都有一個(gè)較小的導(dǎo)通角，在正常使用時(shí)交流電的電壓值較高，可為正弦波最高值，這就使得交流電波形在電壓影響下出現(xiàn)波形畸變情況，基波低于三次諧波。如果電源電壓假設(shè)為正弦波，對(duì)于功率需要使用基波來(lái)進(jìn)行傳輸，整流器工作時(shí)的輸出功率平均值主要是由進(jìn)線電流基波、電流電壓的均方根值相乘獲得，將得到的結(jié)果再次與進(jìn)線電流基波的均方根值進(jìn)行相乘，結(jié)果通過(guò)P=U（sI）cosΦ1公式來(lái)表示，其中p=UsIs表示視在功率，PF=P/S（P指有功功率，S指視在功率）。結(jié)合上述公式的計(jì)算情況，PF=U（sI）cosΦ1/UsIs。如果進(jìn)線電流基波在電壓干擾下存在畸變情況，則公式比值較小，功率也會(huì)隨之降低，產(chǎn)生電力諧波。

1.2 電力諧波影響

1.2.1 影響電力計(jì)量準(zhǔn)確性

當(dāng)電力系統(tǒng)的電壓、電流有電力諧波存在時(shí)，電能表在干擾下會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)電能計(jì)量誤差，導(dǎo)致電能計(jì)量結(jié)果存在問(wèn)題。具體影響表現(xiàn)在：首先感應(yīng)式電能表，該種電能表工作期間需要電流電壓均為正弦波，才可以正常計(jì)量電能，一旦電壓電流有異常變化，為非正弦波時(shí)電能表計(jì)量功能在影響下會(huì)出現(xiàn)下降，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量電能。檢測(cè)電力諧波可知諧波頻率較高時(shí)，計(jì)量誤差也較高，而且為負(fù)誤差，電力企業(yè)直接按照電能表測(cè)量的用電量計(jì)量電能使用費(fèi)用，會(huì)出現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。其次電子式電能表，該電能表在使用期間會(huì)對(duì)不同的信號(hào)波形發(fā)出相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)，所以在電力電子設(shè)備使用產(chǎn)生的多種諧波影響下，系統(tǒng)功能模塊無(wú)法正常工作，會(huì)發(fā)生計(jì)量誤差問(wèn)題（電能表功能模塊工作圖參見(jiàn)圖1）。如果為單一的電流或電壓出現(xiàn)畸變產(chǎn)生諧波，電能表計(jì)量誤差較小，對(duì)于最終計(jì)量結(jié)果造成的不良影響可以忽略不計(jì)，但是兩者均發(fā)生畸變，則出現(xiàn)的計(jì)量誤差非常大。進(jìn)行電能使用量的具體測(cè)量時(shí)，需要直接對(duì)電流、電壓參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，之后將電流電壓借助于互感器進(jìn)行弱電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將獲得的參數(shù)輸入到電能表中即可[3]。分析測(cè)量結(jié)果可知該結(jié)果在互感器影響下會(huì)出現(xiàn)誤差，尤其是具有非線性特點(diǎn)互感器造成的誤差更大。互感器在轉(zhuǎn)換電流時(shí)，如果通過(guò)的有畸變信號(hào)，那么產(chǎn)生的多種諧波的分配比例會(huì)出現(xiàn)較大不同，差異越大，被測(cè)信號(hào)的變形越明顯，測(cè)量結(jié)果誤差也越大。

1.2.2 影響電力計(jì)量合理性

實(shí)踐中對(duì)電力計(jì)量的合理性影響表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先電力系統(tǒng)以正弦波表示電源時(shí)，會(huì)影響電壓、線性負(fù)荷電流，電壓與電流隨之表現(xiàn)為正弦波，此時(shí)基波有功功率被大量消耗。其次電流受到非線性電力設(shè)備影響出現(xiàn)非線性電流時(shí)，一旦發(fā)生電流畸變表現(xiàn)，以正弦波表示電壓，并且此時(shí)電流以及電壓處于同樣頻率下，積分非零，會(huì)以消耗積分的形式消耗功率。然后在非線性設(shè)備干擾下，導(dǎo)致電流電壓均有畸變表現(xiàn)時(shí)，消耗的有功功率包括基波、諧波兩個(gè)方面。最后電力的電壓值經(jīng)檢測(cè)，確定為正弦波時(shí)，電流與電壓通常不會(huì)有畸變情況發(fā)生，消耗的有功功率為基波功率，并且應(yīng)用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換電流期間，受到非線性負(fù)荷影響會(huì)吸收部分基波功率，所以有功功率的大量消耗，干擾電能計(jì)量合理性[4]。

2 降低電力諧波影響的措施分析

針對(duì)電力諧波的影響，首先在電能計(jì)量方式上面，可以采用純基波計(jì)量方式，直接忽略諧波，測(cè)量基波功率即可；還可以區(qū)分基波、諧波功率，運(yùn)用有效的計(jì)量方法予以應(yīng)對(duì)。目前我國(guó)電能計(jì)量多采用全能方式，如果電力系統(tǒng)的基波頻率處于穩(wěn)定狀態(tài)下，得出的計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確性極高。但是，若存在電力諧波干擾電力系統(tǒng)的問(wèn)題時(shí)，計(jì)量設(shè)備由于自身的功能局限性，無(wú)法直接對(duì)異常的用電結(jié)果進(jìn)行計(jì)量，電能表承受能力在影響下會(huì)逐漸下降，逐步喪失精準(zhǔn)計(jì)量功能，計(jì)量結(jié)果較之于實(shí)際用電情況嚴(yán)重失真。所以在未來(lái)的電能計(jì)量中需要大量采用隔離諧波、基波分開(kāi)計(jì)量的工作方法，以此最大化的減少諧波干擾作用。同時(shí)，需要構(gòu)建計(jì)量模型，針對(duì)性的對(duì)受影響的用電量進(jìn)行誤差計(jì)算，結(jié)合得出的誤差值進(jìn)行問(wèn)題處理。其次電能表研究人員需要加強(qiáng)諧波電表的研發(fā)工作，在準(zhǔn)確把握各項(xiàng)電力諧波產(chǎn)生原因、干擾作用前提下，應(yīng)用單片機(jī)等現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)新型諧波電能表，要求該種電表具備基波、諧波區(qū)分以及分別計(jì)量作用，還需要具備總電能、實(shí)際使用電能以及基波無(wú)功、有功電能的計(jì)量功能[5]。除此之外，新型電表的集成化程度較高，其實(shí)際應(yīng)用期間發(fā)生運(yùn)行故障、零件失靈等風(fēng)險(xiǎn)較低，可進(jìn)行推廣使用。但是，諧波電表應(yīng)用過(guò)程中由于存在收費(fèi)系統(tǒng)研發(fā)不合理問(wèn)題，直接投入市場(chǎng)應(yīng)用不僅影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，而且對(duì)于消費(fèi)者的用電費(fèi)用核算也不合理，需要加大這類電表的研究力度，且在實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)行慎重使用。

3 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)運(yùn)行期間在干擾因素作用下會(huì)發(fā)生電力諧波，會(huì)對(duì)不同類型的電能表、計(jì)量結(jié)果的合理性均會(huì)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電力企業(yè)基于電能的經(jīng)濟(jì)收益大量減少。因此，電力企業(yè)需要在電力資源應(yīng)用期間，加強(qiáng)對(duì)電力諧波的研究，提升對(duì)電力諧波的干擾影響的認(rèn)知水平。在此期間，應(yīng)從從具體的影響入手，找出相應(yīng)的對(duì)策予以應(yīng)對(duì)，從而減少電力諧波對(duì)電能計(jì)量的不良影響，以此增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益，滿足電力企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展要求。

參考文獻(xiàn)

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